Строительство и архитектура /4. Современные строительные материалы

Д.т.н. Шишкин А.А., Никитцев А.В.

Криворожский национальный университет, Украина

Принципы получения эффективных минерально-органических материалов

В настоящее время широкое развитие получили комплексные вяжущие вещества, в состав которых входят как минеральные, так и органические компоненты. Данный вид вяжущих веществ обладает свойствами, которые выгодно отличают их от «традиционных» чисто минеральных вяжущих.

Значительная номенклатура органических веществ и минеральных вяжущих веществ, которые выпускает промышленность, позволяет широко варьировать их сочетания, обеспечивая многообразие получаемых композиций. Это, в свою очередь, вызывает необходимость установить общие закономерности формирования их свойств. Попытка этого и сделана в настоящем докладе.

Анализ известных минерально-органических композиций позволил, в общем случае, условно разделить их на три вида:

1. минерально-органические композиции, в которых не происходит взаимодействия между их минеральной и органической составляющими.

2. минерально-органические композиции, в которых происходит взаимодействие между их минеральной и органической составляющими.

3. минерально-органические композиции, в которых происходит взаимодействие между их минеральной и органической составляющими, а также продуктами их взаимодействия.

Основой процессов структурообразования минерально-органических композиций первого вида, является их наиболее активный компонент. Минерально-органические композиции данного вида, к которым относятся практически все известные комплексные вяжущие вещества, обладают достаточно серьезными ограничениями области применения.

Структурообразование минерально-органических композиций второго вида также имеет свои особенности. Основным и которых является прочность и устойчивость продуктов взаимодействия компонентов такой минерально-органической композиции, а также возможность образования продуктов их взаимодействия, которые ослабляют ее структуру.

Одним из первых полученных и исследованных минерально-органических композиций второго вида являются кремне-органические соединения. С этой же точки зрения достаточный интерес вызывает вопрос получения минерально-органических композиций второго вида на основе органических веществ, полимеризующихся при определенных условиях (в частности, многоатомных спиртов). Известно, что многоатомные спирты легко вступают во взаимодействие не только со щелочными металлами, но и с гидроксидами тяжелых металлов. Кроме того, отщепление воды от таких спиртов приводит, в зависимости от условий реакции, к образованию полимера. Характерной минерально-органической композицией второго вида является достаточно известный эффективный материал на основе трехатомного спирта – глицерина и свинцового глета [1]. Данный материал, как известно, обладает рядом положительных свойств: достаточно высокой прочностью при сжатии, которая достигает 40 МПа, практическим отсутствием усадки, высокой адгезией к различным материалам. В Криворожском национальном университете разработан ряд минерально-органических композиций в частности композиции для соединения (склеивания) материалов и изделий. Данные минерально-органические композиции созданы на принципе минерально-органических композиций второго вида.

Однако необходимо отметить, что продуктом формирования структуры минерально-органических композиций данного вида является вода, которая служит источником дефектов структуры полученного композиционного материала и, как следствие, ограничивает величину возможной достижимой прочности и других свойств.

Данный недостаток, удалось ликвидировать путем введения в состав минерально-органических композиций второго вида веществ, связывающих воду, выделившуюся в процессе протекания основных реакций – созданием минерально-органических композиций третьего вида. Критерием выбора веществ, связывающих воду, являлось образование в процессе их гидратации мало или совсем нерастворимых веществ, содержащих значительное количество химически связанной воды.

Проведенными в Криворожском национальном университете исследованиями [2], установлено, что введение в состав минерально-органических композициях, представляющих систему «полиспирт – оксид многовалентного металла» (минерально-органических композиций второго вида), место свинцового глета (или вместе с ним) кальцийсодержащих веществ, например, гипса, портландцемента или определенных отходов промышленности, позволяет повысить прочность получаемого композиционного материала второго вида в 1,5…2,0 раза. Это происходит, очевидно, за счет связывания выделившейся воды. Такие минерально-органические композиции относятся третьему виду.

Таким образом, предложенная классификация минерально-органических композиций позволяет целенаправленно конструировать новые материалы, в том числе и работающие в экстремальных условиях.

Литература:

1. Вяжущие материалы / А.А. Пащенко, В.П. Сербин, Е.А. Старчевская -М.: Высш. шк., 1975. - 444 с.

2. Шишкин А.А., Щерба В.В. Слоистые материалы на основе стекловолокна и минерально-органических композиций. Вісник одеської державної академії будівництва та архітектури. – 2012. – №47. – ч. 2. – С. 394 – 398